Генератор высокочастотных электромагнитных колебаний

Тема 26. Генератор высокочастотных электромагнитных колебаний
1. В природе любые колебания
колебательной системы без
воздействия внешних сил —
затухающие.
2. Системы, в которых
генерируются незатухающие
колебания за счет поступления
энергии от источника внутри
системы, называются
автоколебательными.
рис. 1
3. Колебания, существующие в системе без воздействия на нее внешних периодических
сил, называются автоколебаниями. Примеры автоколебательных систем: электрический
звонок, свисток, часы, органные трубы, автогенераторы, наше сердце, легкие, голосовые
связки.
Получение незатухающих колебаний в контуре
Если конденсатор колебательного контура заряжен, то в контуре возникают затухающие
колебания. Электрическая энергия WЭЛ переходит во внутреннюю энергию UВН.
Пополнять энергию колебательного контура можно, подзаряжая конденсатор. Для этого
контур подключают к источнику тока. Контур подключается к источнику тока только в те
интервалы времени, когда пластина конденсатора, присоединенная к положительному
полюсу источника, заряжена положительно.
Если источник постоянного тока будет все время подключен к контуру, то в 1/2 Т энергия
поступает в контур, а следующую 1/2 Т возвращается в источник, т. е. колебания
затухают.
рис. 2
рис. 3
Незатухающие колебания
установятся в том случае, если
контур будет подключаться к
источнику только в первую
половину периода. Для
выполнения такого условия
ключ должен замыкать и
размыкать цепь с частотой,
соответствующей частоте
электромагнитных колебаний
контура:
рис. 4
Однако механический ключ инертен.
Безынерционным ключом является транзистор.
Транзистор обеспечивает поступление энергии к
колебательному контуру, если напряжение на
электронном переходе меняется синфазно с напряжением
на контуре.
рис. 5. Схематическое
изображение транзистора.
рис. 6. Принцип работы транзистора.
Генератор высокочастотных колебаний на транзисторе
Первая четверть периода. Положительно заряженная пластина конденсатора,
соединенная с коллектором, разряжается. Ток в колебательном контуре возрастает до
максимального значения (Imax).
В катушке связи возникает индукционный ток такого направления, что база имеет
отрицательный потенциал относительно эмиттера. Переходы база — коллектор и эмиттер
— база прямые. Транзистор открыт. Энергия от источника поступает через транзистор в
колебательный контур (ключ замкнут).
Вторая четверть периода. Ток в контуре убывает. Верхняя пластина заряжается
отрицательно.
В катушке связи ток меняет направление. На базе положительный потенциал. Переход
коллектор — база обратный. Тока в цепи нет (ключ разомкнут).
Третья четверть периода. Конденсатор разряжается. Ток растет до максимального
значения, направлен от нижней пластины к верхней.
В катушке связи ток направлен так, что база получает положительный потенциал.
Переход база — коллектор обратный. Тока в цепи нет (ключ разомкнут).
Четвертая четверть периода. Ток в контуре, не меняя направления, убывает. Верхняя
пластина заряжается положительно.
В катушке связи ток меняется по направлению. Заряд на базе отрицательный. Переходы
база — коллектор и эмиттер — база прямые. Энергия поступает от источника в
колебательный контур (ключ замкнут).
Таким образом, происходят незатухающие электромагнитные колебания за счет
поступления энергии от источника в колебательный контур в течение 1/2 Т.